O que é fusão de confinamento magnético?

A fusão de confinamento magnético é uma abordagem da fusão nuclear que envolve suspender um plasma (gás ionizado) em um campo magnético e aumentar sua temperatura e pressão para grandes níveis. A fusão nuclear é um tipo de energia nuclear produzida quando núcleos atômicos leves - hidrogênio, deutério, trítio ou hélio - são fundidos em grandes temperaturas e pressões. Toda a luz e o calor do sol derivam de reações de fusão nuclear em andamento em seu núcleo. É através disso que o sol pode existir - a pressão externa das reações de fusão equilibra a tendência do colapso gravitacional.

Embora a humanidade tenha aproveitado a energia de fissão - quebrando núcleos pesados ​​- para energia nuclear, a potência de fusão bem -sucedida ainda nos ilude. Até agora, toda tentativa de gerar energia de fusão consome mais energia do que produz. A fusão de confinamento magnético é uma das duas abordagens populares da fusão nuclear - a outra é a fusão inercial de confinamento, que envolve bombardear umBellet de combustível com lasers de alta potência. Atualmente, existe um projeto de bilhões de dólares que segue cada caminho-a instalação nacional de ignição nos Estados Unidos está buscando fusão de confinamento inercial, e o reator experimental termonuclear internacional, um projeto internacional, está buscando fusão de confinamento magnético.

Experimentos em fusão de confinamento magnético começaram em 1951, quando Lyman Spitzer, físico e astrônomo, construiu o Stellerator, um dispositivo de confinamento de plasma em forma de figura oito. Um grande avanço ocorreu em 1968, quando os cientistas russos apresentaram o design do Tokamak ao público, um toro que seria o design da maioria dos dispositivos de fusão de confinamento magnético por vir. Em 1991, houve outro passo à frente com a construção de Start (pequeno aspecto apertado Tokamak) no Reino Unido, um SpheraMak ou um tokamak esférico. Os testes mostraram que este dispositivo é cerca de três vezesé melhor do que a maioria dos tokamaks ao iniciar reações de fusão, e os SpheraMaks continuam sendo uma área contínua de investigação em pesquisa de fusão.

Para que as reações de fusão sejam eficientes, o centro de um reator de tokamak deve ser aquecido a temperaturas em torno de 100 milhões de Kelvin. A temperaturas tão altas, as partículas têm uma enorme energia cinética e estão constantemente tentando escapar. Uma pesquisa de fusão compara o desafio da fusão de confinamento magnético ao de espremer um balão - se você pressionar com força de um lado, ela aparece para outro. Na fusão de confinamento magnético, esse "surgimento" faz com que partículas de alta temperatura colidam com a parede do reator, eliminando pedaços de metal em um processo conhecido como "sputtering". Essas partículas absorvem a energia, diminuindo a temperatura total do plasma confinado e dificulta a obtenção da temperatura certa.

Se o poder de fusão puder ser dominado, pode se tornar uma fonte incomparável de energia para a humanidade, mas mesmo os pesquisadores mais otimistas não esperam geração comercial de energia antes de 2030.